Lidstvo na Marsu: cesta k soběstačnosti ve vesmíru

V současné době je americká NASA jedinou vesmírnou agenturou, která má na povrchu Marsu fungující "hardware", a to v podobě vozítek Opportunity a Curiosity. Ovšem to se brzy změní, pokud tedy bude mise ExoMars evropské ESA úspěšná.
ExoMars je astrobiologická mise, což naznačují už slova, z nichž se její název skládá: exobiologie na Marsu. Je třeba poznamenat, že bez ruského Roskosmos a jeho raket Proton by samotná ESA nemohla takovou misi uskutečnit, pokud by tedy pochopitelně nespolupracovala s někým jiným. NASA se z projektu ExoMars stáhla již před několika lety (důvodem bylo překročení rozpočtu na vesmírný dalekohled Jamese Webba), což přineslo i problémy s financováním, ovšem peníze pro letošní misi jsou zajištěny. A ještě aby ne, když začátek první části mise byl naplánován na letošní 14. až 25. březen.

• Lidstvo a Mars: bůh války, záhada i technologická výzva

Nejdříve tedy na Mars neodstartuje rovnou vozítko, ale zatím Trace Gas Orbiter, čili družice. Jejím příletem k planetě naplánovaným už na letošní říjen se začne zkoumat povrch Marsu a hledat stopy metanu a jiných plynů. Až na základě výsledků bude vybráno místo pro přistání vozítka, jež má odstartovat v roce 2018 a přistát v tom následujícím. Začátek jeho mise ale může být ještě ohrožen vzhledem k problémům s financováním a je možné, že start bude odložen o dva roky (zbývá najít chybějících 175 milionů eur). Rostou také obavy o vhodnosti raket Proton, jež z celkem 34 startů selhaly ve čtyřech případech, takže má mise již při zahájení více než 10% šanci na selhání.

Doufejme tedy, že vše půjde dobře a za dva roky odstartuje Schiaparelli EDM lander, který už pronikne atmosférou až na povrch Marsu a vysadí svůj rover. Využije k tomu padáky (první pro nadzvukovou rychlost), po jejichž otevření začne prozkoumávat povrch planety pomocí radaru a v poslední fázi přistání využije pro zpomalení raketové motory. Ty se asi metr nad zemí vypnou a modul pak přistane na deformovatelnou strukturu, která absorbuje konečný náraz. Využit bude také samotný průlet atmosférou pro její prozkoumání. Po přistání vozítka bude Trace Gas Orbiter naveden na nižší oběžnou dráhu, odkud bude moci pomáhat se zkoumáním povrchu a navigací a rovněž poslouží jako prostředník pro komunikaci.
Přesné místo přistání tedy ještě nebylo určeno, ale již dříve byla vybrána oblast Meridiani Planum poblíž rovníku, která zabírá celkem 8000 čtverečných kilometrů (127 x 63 km). Její dominantou je velký kráter plný tmavého čediče, jenž má vulkanický původ. Pro vědce je ale tato oblast zajímavá především proto, že se v ní nachází také krystalický hematit (čili oxid železitý), který se na Zemi tvoří u horkých pramenů. ExoMars by se tak měl dostat do blízkosti vozítka Opportunity, u nějž je ale pravděpodobné, že v té době už bude mrtvé.

Cíle mise a její prostředky

Co má tedy ExoMars přesně zkoumat? Cíle mise se v podstatě neliší od toho, co provádí NASA. Hlavním a očividným úkolem je hledání známek života. Dále bude mapovat vodu pod povrchem, respektive její obsažení v půdě společně s dalšími prvky, přičemž půda poslouží také jako okénko do minulosti Marsu. Třetím cílem je studovat okolní prostředí a získávat data využitelná pro budoucí pilotované mise a nakonec to bude příprava na budoucí misi s pracovním názvem Mars sample return, která má ambice dostat na Zemi vzorky půdy pro další zkoumání.
Mezi technologické výzvy patří už samotné přistání. Modul samotný totiž vyrobí především Rusové, kteří se nemohou chlubit vysokou úspěšností, ovšem dnes je přeci jen už jiná doba než v dobách Vikingů a programů Mars. Modul si vezme na starosti konkrétně firma Lavočkin, která je dobře známá třeba pro své výtečné stíhačky z druhé světové. Samotná ESA vyrobí potřebný radar a navigační systémy.

Z vizualizace vozítka je také jasné, že to bude spoléhat na solární články a jak už víme, ty na Marsu ohrožuje poletující prach, ale na druhou stranu jim zase občas pomůže prudká bouře. Vozítko také bude muset vrtat do povrchu, aby získalo potřebné vzorky, a to z hloubky až dvou metrů. A zde je právě pravděpodobné, že nástroje nebudou napájeny či vyhřívány ze solárních článků, ale pomocí radioizotopového termoelektrického generátoru dodaného ruským Roskosmos. To je hlavní zdroj energie pro Curiosity, čili vzhledem k velikosti, způsobu přistání a napájení můžeme ExoMars vidět jako hybrid mezi Curiosity a Opportunity.

A co všechno tedy přistávací modul s sebou ponese za výbavu? Jednak je to meteorologická stanice DREAMS, jež bude monitorovat rychlost a směr větru, vlhkost v atmosféře, tlak, teplotu, průhlednost atmosféry a elektrická pole s jejich vlivem na šíření prachu. Právě ta mají stát za prachovými bouřemi.
Pak to je LaRa (Lander Radioscience), která prozkoumá vnitřní strukturu Marsu a provede přesná měření jeho rotace a pozice, stejně jako změny v úhlové hybnosti dané přesuny materiálu. Pak to je balíček HABIT (HabitAbility: Brine, Irradiation and Temperature), jenž se zaměří na měření množství vodních par v atmosféře, teploty půdy a atmosféry a UV radiaci. HABIT je přesně ten nástroj, který má vydláždit cestu k vyvinutí budoucích "vodních farem" čili zařízení pro získávání vody pro lidskou posádku a na základě zjištěných dat se také budou zkoumat možnosti pro ochranu lidí proti UV záření. A jak bude tedy zkoušet, zda je možné na povrchu Marsu relativně snadno získat vodu? Jednoduše pomocí solí, které by měly být schopny denně absorbovat 5 ml vody. Pokud se to skutečně podaří, pak by bylo možné tuto techniku v patřičném měřítku později nasadit.

Více než 200kilové vozítko má dle plánů na Marsu fungovat alespoň jeden rok a vybaveno bude mnoha různými nástroji. V prvé řadě je to nezbytná panoramatická kamera (PanCam), díky níž se budou operátoři orientovat a vyhledávat zajímavá místa pro provádění experimentů a ji doplní CLUPI (Close-Up Imager) pro focení nablízko. Dále už jsme se zmínili o výkonné vrtačce, jež bude sbírat vzorky z půdy a ládovat je do Rover Payload Module, kde budou dále zpracovány a analyzovány. Vrtačka také bude vybavena modulem Ma-Miss, což je infračervený spektrometr, který se podívá do vyvrtaného otvoru. Předpokládá se, že vrtačka se alespoň dvakrát podívá do maximální možné hloubky 2 metrů.
Nástrojový balík Pasteur poslouží k prozkoumávání vzorků a obsahuje MOME (Mars Organic Molecule Analyzer), největší nástroj na palubě, který bude hledat organické molekuly. MicrOmega-IR je další infračervený spektrometr a pak tu je spektrometr Raman, jenž doplní informace získané předchozím nástrojem a zaměří se na minerály, jež vznikly ve vodním prostředí, a pomůže tak hledat organické složky.

Zmínit je třeba také radar WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Information On Mars). Z plného názvu je jasné, že se zacílí směrem dolů a bude pomocí elektromagnetických vln prohledávat půdu, a to v hloubce až 3 metrů. Pomůže tak vytipovat místa, kam se zaboří hlava vrtačky.

Pohyb vozítka bude ovládán z Turína z ROCC (Rover Operations Control Centre), a tak není divu, že Itálie přispěla na program ExoMars nejvyšší částkou. Doufejme tedy, že vše půjde dobře, Trace Gas Orbiter se úspěšně vydá na cestu a financování projektu také umožní start modulu Schiaparelli za dva roky. A co Američané?